HSPA网络

   

      HSPA

HSPA     High-Speed Packet Access　　
WCDMA的R99和R4系统能够提供的最高上下行速率分别为64kbps和384kbps，为了能够与CDMA1XEV-DO抗衡，WCDMA在R5规范中引入了HSDPA，在R6规范中引入了HSUPA，HS-DPA和HSUPA合称为HSPA。
　　HSDPA（高速下行分组接入）在下行链路上能够实现高达14.4Mbit/s的速率。通过新的自适应调制与编码以及将部分无线接口控制功能从无线网络控制器转移到基站中，实现了更高效的调度以及更快捷的重传，HSDPA的性能得到了优化和提升。
　　HSUPA（高速上行分组接入）在上行链路中能够实现高达5.76Mbit/s的速度。基站中更高效的上行链路调度以及更快捷的重传控制成就了HSUPA的优越性能。

当前，尽管移动通信网络技术依然呈多元化发展趋势，但是出于对CDMA2000的后续演进的忧虑以及WiMAX在商务模式和技术成熟度上遇到的障碍，HSPA开始占据上风。近来，全球的主流运营商纷纷开始部署HSPA网络，充分证明了这一点。对运营商和用户来说，HSPA意味着更高的速率、更大的系统容量、更低的延迟、更好的业务支持能力。2007年，HSPA技术的商用速度持续加快，目前全球已有162个HSDPA商用网络，其中96个网络可以提供3.6Mbit/s的数据传输速率，部分运营商已经可以提供7.2Mbit/s速率的数据业务。韩国的运营商KTF每天新增1万户HSPA用户，40%的业务量是视频业务。包括手机类、数据卡和内置式笔记本终端及其他终端或接入设备，全球面世的HSPA终端已达426种。与此同时，上行速率更高的HSUPA技术已经开始应用。有机构甚至预测2011年50%的PC将内置HSPA功能。
HSDPA采用共享的下行信道进行数据传输，通过引入自适应调制编码、混合自动重传、快速调度、16QAM等技术，从而得到较高的数据吞吐量，并能有效降低数据重传的程度和传输时延。其中，自适应调制编码(AMC)用来实现无线链路自适应，并根据信道的情况来选择不同的编码方式和调制阶数。混合自动重传是指在接收到的数据包出现错误时，在允许的错误范围内，引入前向纠错编码进行差错纠正，若超出纠错范围，就发送请求信息要求重传。由于混合自动重传能自动适应瞬间信道条件，而且不太受测量差错和时延的影响，因此在与自适应调制编码联合使用时，自适应调制编码可以提供较粗的数据速率选择，而混合自动重传可以提供基于信道条件的精确的速率调整。在HSDPA系统中，无线基站增加了快速媒质接入控制实体，用来负责HSDPA的快速分组调度和信道的实时控制，重传请求直接由基站进行处理，这样大大加快了系统的响应速度，缩短了系统的处理时延。根据无线信道的质量指示、数据流量以及业务优先级等，分组调度算法可以快速地实现共享资源的最优分配。
在HSDPA技术出现并逐步成熟的过程中，HPUPA和HSPA＋等新技术不断出现。HPUPA的引入主要是为了提高移动网络上行方向的数据传输速率。它最显著的特征就是增加了新的上行传输信道与HSDPA中的高速下行共享信道。同时无线基站增加了新的单元，负责执行快速调度和重传等，从而减少了传输时延，提高了重传速度。
HSPA+则为运营商提供低复杂度、低成本从HSPA向LTE平滑演进的途径，它在保留HSPA的关键技术的基础上，增加了MIMO多天线技术，提高系统的容量和可靠性；利用连续性分组连接方案，降低了潜在的传输间断、频繁的连接中止以及重连等带来的开销和时延，以提高用户数量、用户容量和系统效率；HSPA+所采用的高阶调制技术提高了用户的数据传输速率。HSPA+是一个全IP、全业务网络，它提高了VoIP和其它时延敏感业务的容量，减少了业务建立时延，改善了实时业务，同时后向兼容原有WCDMA网络，较好地保护了用户的原有投资。
从市场的角度看，HSDPA在发展高速无线数据业务方面具有很强的吸引力。一般说来，数据传输的成本是网络运营成本和资本折旧的总和。网络开销在很大程度上决定于基站的总体分区吞吐量。假定每个基站的成本一定的话，那么通过一个基站传输的数据量越大，传送每兆字节数据的成本就越低。与EDGE和WCDMA相比，HSDPA在频谱效率方面的改进降低了每个比特数据的传输成本。这样一来，移动运营商就可以以较低的价格向更广大的用户群提供更丰富的服务。
运营商采用HSDPA搭建无线网络，可以在网络潜力较低的情况下提供更大的分区和用户数据处理量，而数据传输能力的改进可以使运营商为用户提供更多的具有更强吸引力、内容更丰富的新服务和新应用，并满足消费者对视频点播、音频点播、图像短信和基于位置的服务等内容丰富的媒体业务的日益增长的需求。HSDPA技术的频谱效率优势可以使运营商以较低的成本提供这类服务，给用户带来优于传统技术的体验。
因此，HSDPA技术的主要优势就是允许运营商以高成本效益的方式显著扩大容量，从而获益于更具成本效益的网络，同时有机会获取高利润的企业领域的市场份额。
值得注意的是，HSDPA也是我国的TD-SCDMA技术的演进方向。TD-HSDPA所采用的增强技术主要有共享信道、高阶调制、自适应调制编码、混合自动重传和快速小区选择等。此外，为了取得更高的峰值速率以提高对分组业务的支持能力，使TD-SCDMA系统与时俱进，具有与其它系统相当的竞争优势，除单载波HSDPA技术外，中国通信标准化协会(CCSA)还推出了针对TD-SCDMA系统的多载波HSDPA技术，将多载波捆绑以提高TD-SCDMA系统中单用户峰值速率，即多个载波上的信道资源可以为同一个用户服务，该用户可以同时接收本小区多个载波发送的信息。这样，如果采用N个载波同时为一个用户发送数据，理论上该用户可以获得原来N倍的数据速率。由于引入多载波技术，网络侧增加了数据分流处理功能，用户终端侧增加了数据合并处理功能，二者的结构发生了变化，能力有所提高。毫无疑问，HSPA技术在我国的移动通信市场上必然会有广阔的发展空间。